CN117323847A - 一种重力式pvdf超滤膜材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，涉及膜分离技术领域，本发明将在NMP溶剂中加入PVDF粉末，同时搅拌和加热，获得所需的PVDF溶液，添加纳米材料改性剂，使用二氧化硅SiO2纳米颗粒，经过表面修饰以增强其与PVDF的相容性，纳米颗粒用于提高膜的性能，再将修饰后的PVDF溶液加入旋转涂布机的供料系统，并涂布到基板上，提高薄膜的均匀性和一致性，再将涂布后的薄膜经过加速干燥以去除残留的溶剂，提高薄膜的稳定性和质量，提高对水质进行过滤和净化效率，去除水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质，从而提供安全、可靠的水源，此外，本申请的改性PVDF超滤膜在节能环保方面具有显著优势，具有更低的水头需求、节能环保以及简化清洗过程的优点。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域，具体为一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法。
背景技术
PVDF即聚偏二氟乙烯是一种膜材质，外观为半透明或白色粉体或颗粒，是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，能够有效提高超滤膜的亲水性、机械强度、抗污染性能，能够有效过滤水中绝大部分杂质，并且过滤效果优异，产水质量稳定，通常可以使用3-5年左右。
PVDF超滤膜的优点，包括高机械强度，较长的使用寿命，过滤孔径小，产水质量更好，而机械强度决定了膜元件的膜丝坚韧程度，能够有效降低膜丝断丝的可能性，如果超滤膜断丝过多，则无法继续进行使用，必须更换新的超滤膜元件，PVDF超滤膜具有优异的抗污染、抗氧化、亲水性能，能够有效防止膜元件被污染，定期进行清洗即可恢复膜元件的过滤性能，延长膜元件的使用寿命，PVDF超滤膜通常能够使用3-5年左右，此外PVDF超滤膜的过滤孔径通常为0.1微米，能够有效过滤水中的大分子、细菌、泥沙、微生物、胶体、硅藻等杂质，且产水质量稳定，不易被杂质污染、堵塞，同时PVDF超滤膜的产水经过0.1微米孔径过滤后，可以直接饮用，安全等级非常高，作为反渗透预处理装置时，产水可以直接进入反渗透膜，PVDF超滤膜是目前国内使用最多的一种超滤膜，能够使用在饮用水、净水器、发酵、酶制剂工业、制药工业、反渗透预处理等领域。
然而现有的PVDF聚偏氟乙烯超滤膜被广泛应用于净水处理、污水处理等领域，虽然这些膜具有良好的化学稳定性、机械强度和热稳定性，但传统的PVDF超滤膜需要较高的水头，通常至少3米才能产水，导致能耗增加，此外为了恢复通量，这些膜需要定期进行化学清洗，增加了运行成本和对环境的影响，因此亟需一种具有低水头产水和简化清洗过程的改性PVDF超滤膜及其制备方法来解决此类问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，解决现有技术中存在的传统的PVDF超滤膜需要较高的水头需求导致能耗增加，需要使用化学清洗剂清洗，增加了运行成本和对环境的影响的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，本发明提供了一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，包括：
步骤1.制备PVDF溶液，将PVDF粉末逐渐加入NMP中，同时搅拌和加热，直到获得均匀的PVDF溶液；
步骤2.在一阶段PVDF搅拌混合物中添加纳米材料改性剂；
步骤3.将加入改性剂的PVDF搅拌混合物加入旋转涂布机的供料系统中进行涂布膜；
步骤4.将涂布好的膜使用加热设备加速干燥过程，去除残留的溶剂；
步骤5.切割膜，将制备好的PVDF超滤膜从模具上取下，并根据需要进行切割和修整。
本发明进一步地设置为：所述PVDF溶液制备步骤具体包括：
计算实际所加入粉末的溶解度；
准备PVDF粉末，浓度在95%-99%的NMP溶剂，每100mlNMP溶剂加入45g的PVDF粉末；
使用称量仪器称取所需质量的PVDF粉末；
在搅拌器中加入NMP溶剂；
开始搅拌同时进行加热持续45min-60min，搅拌速度保持在450r/s-550r/s，加热温度保持在60℃-80℃；
获得一阶段PVDF搅拌混合物；
本发明进一步地设置为：所述PVDF溶解度计算步骤具体为：
基于Flory-Huggins溶解度理论来估算PVDF在NMP中的溶解度，溶液自由能表示为：
，
其中就是自由能变化，R为理想气体常数，T表示溶解温度，/>和/>分别表示PVDF和NMP的实际摩尔浓度，/>表示二元相互作用参数；
再基于根据Flory-Huggins理论，通过反推将溶解度表达公式为：
，其中/>表示实际PVDF溶解度；
使用溶解度数据和密度参数计算所需PVDF粉末的质量：
，其中/>就是实际的PVDF粉末质量，/>表示实际搅拌器中加入的NMP溶剂体积；
本发明进一步地设置为：所述纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤具体包括：
选择尺寸范围在80nm-100nm的二氧化硅纳米颗粒，采用硅烷偶联剂三氯甲硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行表面修饰，在二氧化硅表面形成共价键；
将表面修饰后的所选二氧化硅纳米颗粒加入到溶剂NMP中；
采用超声波方式进行均匀化处理，将二氧化硅纳米颗粒均匀分散在NMP中得二氧化硅纳米颗粒悬浮液；
将分散的二氧化硅纳米颗粒悬浮液缓慢加入到PVDF溶液中，加入同时进行持续搅拌；
所述浮液加入到PVDF溶液速度保持在200mlmin-250ml/min；
本发明进一步地设置为：所述纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤还包括：
继续搅拌和混合PVDF、二氧化硅和NMP的混合物；
在搅拌过程中使PVDF溶液保持透明，观察到二氧化硅纳米颗粒在PVDF溶液中均匀分散，没有大块或团聚的颗粒停止；
如果在停止搅拌后，颗粒在溶液底部明显沉积，继续搅拌，直至不沉淀到底部；
取样并采用透射电子显微镜TEM，验证二氧化硅纳米颗粒的分散情况；
在采样投射TEM图像中，以观测到二氧化硅纳米颗粒均匀分散，没有大块或团聚为止；
本发明进一步地设置为：所述旋转涂布机涂布方式具体为：
采用液体泵将加入改性剂的PVDF搅拌混合物泵入旋转涂布机的供料系统；
采用富士康C7-130涂布机，旋转速度保持在2500r/min-3000r/min，供液速度为375ml/s，涂布头与基板距离设置在20cm-45cm；
薄膜涂布完成后，将涂布的薄膜静置在室温下进行干燥20min-30min；
本发明进一步地设置为：所述涂布薄膜加速干燥阶段：
取下涂布的薄膜放入加热装置中，温度设置在50℃-80℃之间，持续加热1h-1.5h。
（三）有益效果
本发明提供了一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法。具备以下有益效果：
本申请所提供的重力式PVDF超滤膜的制备方法旨在优化PVDF超滤膜的性能，提高其在水处理和膜分离领域的应用价值，主要方向包括制备PVDF溶液、添加纳米材料改性剂、均匀涂布、干燥以及最终的膜制备，具体的：
制备均匀的PVDF溶液：
通过精确计算和溶解度理论来制备均匀的PVDF溶液，此过程包括NMP溶剂中加入PVDF粉末，同时搅拌和加热，获得所需的PVDF溶液。
添加纳米材料改性剂：使用二氧化硅SiO2纳米颗粒，经过表面修饰以增强其与PVDF的相容性，纳米颗粒用于提高膜的性能。
均匀涂布：再将修饰后的PVDF溶液加入旋转涂布机的供料系统，并涂布到基板上，提高薄膜的均匀性和一致性。
加速干燥：随后将涂布后的薄膜经过加速干燥以去除残留的溶剂，提高薄膜的稳定性和质量。
结合对比数据可以发现，本申请所提供的超滤膜材料主要功能是对水质进行过滤和净化，去除水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质，从而提供安全、可靠的水源，此外，本申请的改性PVDF超滤膜在节能环保方面具有显著优势，具有更低的水头需求（0.5米）、节能环保以及简化清洗过程的优点，有望推动水处理行业的绿色发展。
解决了现有技术中存在的传统的PVDF超滤膜需要较高的水头需求导致能耗增加，需要使用化学清洗剂清洗，增加了运行成本和对环境的影响的问题。
附图说明
图1为本发明的重力式PVDF超滤膜材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，本发明提供一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，包括：
S1.制备PVDF溶液，将PVDF粉末逐渐加入NMP中，同时搅拌和加热，直到获得均匀的PVDF溶液；
PVDF溶液制备步骤具体包括：
计算实际所加入粉末的溶解度；
准备PVDF粉末，浓度在95%-99%的NMP溶剂，每100mlNMP溶剂加入45g的PVDF粉末；
使用称量仪器称取所需质量的PVDF粉末；
在搅拌器中加入NMP溶剂；
开始搅拌同时进行加热持续45min-60min，搅拌速度保持在450r/s-550r/s，加热温度保持在60℃-80℃；
获得一阶段PVDF搅拌混合物；
PVDF溶解度计算步骤具体为：
基于Flory-Huggins溶解度理论来估算PVDF在NMP中的溶解度，溶液自由能表示为：
，
其中就是自由能变化，R为理想气体常数，T表示溶解温度，/>和/>分别表示PVDF和NMP的实际摩尔浓度，/>表示二元相互作用参数；
再基于根据Flory-Huggins理论，通过反推将溶解度表达公式为：
，其中/>表示实际PVDF溶解度；
使用溶解度数据和密度参数计算所需PVDF粉末的质量：
，其中/>就是实际的PVDF粉末质量，/>表示实际搅拌器中加入的NMP溶剂体积；
S2.在一阶段PVDF搅拌混合物中添加纳米材料改性剂，提高膜性能；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤具体包括：
选择尺寸范围在80nm-100nm的二氧化硅纳米颗粒，采用硅烷偶联剂三氯甲硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行表面修饰，在二氧化硅表面形成共价键，改善二氧化硅表面的亲水性，使其更容易与PVDF相容；
将表面修饰后的所选二氧化硅纳米颗粒加入到溶剂NMP中；
采用超声波方式进行均匀化处理，将二氧化硅纳米颗粒均匀分散在NMP中得二氧化硅纳米颗粒悬浮液；
将分散的二氧化硅纳米颗粒悬浮液缓慢加入到PVDF溶液中，加入同时进行持续搅拌；
浮液加入到PVDF溶液速度保持在200mlmin-250ml/min，防止二氧化硅的过多聚集；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤还包括：
继续搅拌和混合PVDF、二氧化硅和NMP的混合物；
在搅拌过程中使PVDF溶液保持透明，观察到二氧化硅纳米颗粒在PVDF溶液中均匀分散，没有大块或团聚的颗粒停止；
如果在停止搅拌后，颗粒在溶液底部明显沉积，继续搅拌，直至不沉淀到底部；
取样并采用透射电子显微镜TEM，验证二氧化硅纳米颗粒的分散情况；
在采样投射TEM图像中，以观测到二氧化硅纳米颗粒均匀分散，没有大块或团聚为止；
S3.将加入改性剂的PVDF搅拌混合物加入旋转涂布机的供料系统中进行涂布膜；
旋转涂布机涂布方式具体为：
采用液体泵将加入改性剂的PVDF搅拌混合物泵入旋转涂布机的供料系统；
采用富士康C7-130涂布机，旋转速度保持在2500r/min-3000r/min，供液速度为375ml/s，涂布头与基板距离设置在20cm-45cm；
薄膜涂布完成后，将涂布的薄膜静置在室温下进行干燥20min-30min；
S4.将涂布好的膜使用加热设备加速干燥过程，去除残留的溶剂；
涂布薄膜加速干燥阶段：
取下涂布的薄膜放入加热装置中，温度设置在50℃-80℃之间，持续加热1h-1.5h；
S5.切割膜，将制备好的PVDF超滤膜从模具上取下，并根据需要进行切割和修整。
实施例1
S1.制备PVDF溶液，将PVDF粉末逐渐加入NMP中，同时搅拌和加热，直到获得均匀的PVDF溶液；
PVDF溶液制备步骤具体包括：
计算实际所加入粉末的溶解度；
准备PVDF粉末，浓度在99%的NMP溶剂，每100mlNMP溶剂加入45g的PVDF粉末；
使用称量仪器称取所需质量的PVDF粉末；
在搅拌器中加入NMP溶剂；
开始搅拌同时进行加热持续45min，搅拌速度保持在450r/s，加热温度保持在75℃；
获得一阶段PVDF搅拌混合物；
S2.在一阶段PVDF搅拌混合物中添加纳米材料改性剂，提高膜性能；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤具体包括：
选择尺寸范围在85nm的二氧化硅纳米颗粒，采用硅烷偶联剂三氯甲硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行表面修饰，在二氧化硅表面形成共价键，改善二氧化硅表面的亲水性，使其更容易与PVDF相容；
将表面修饰后的所选二氧化硅纳米颗粒加入到溶剂NMP中；
采用超声波方式进行均匀化处理，将二氧化硅纳米颗粒均匀分散在NMP中得二氧化硅纳米颗粒悬浮液；
将分散的二氧化硅纳米颗粒悬浮液缓慢加入到PVDF溶液中，加入同时进行持续搅拌；
浮液加入到PVDF溶液速度保持在200mlmin，防止二氧化硅的过多聚集；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤还包括：
继续搅拌和混合PVDF、二氧化硅和NMP的混合物；
在搅拌过程中使PVDF溶液保持透明，观察到二氧化硅纳米颗粒在PVDF溶液中均匀分散，没有大块或团聚的颗粒停止；
如果在停止搅拌后，颗粒在溶液底部明显沉积，继续搅拌，直至不沉淀到底部；
取样并采用透射电子显微镜TEM，验证二氧化硅纳米颗粒的分散情况；
在采样投射TEM图像中，以观测到二氧化硅纳米颗粒均匀分散，没有大块或团聚为止；
S3.将加入改性剂的PVDF搅拌混合物加入旋转涂布机的供料系统中进行涂布膜；
旋转涂布机涂布方式具体为：
采用液体泵将加入改性剂的PVDF搅拌混合物泵入旋转涂布机的供料系统；
采用富士康C7-130涂布机，旋转速度保持在2500r/min，供液速度为375ml/s，涂布头与基板距离设置在35cm；
薄膜涂布完成后，将涂布的薄膜静置在室温下进行干燥20min；
S4.将涂布好的膜使用加热设备加速干燥过程，去除残留的溶剂；
涂布薄膜加速干燥阶段：
取下涂布的薄膜放入加热装置中，温度设置在65℃之间，持续加热1h；
S5.切割膜，将制备好的PVDF超滤膜从模具上取下，并根据需要进行切割和修整。
实施例2
S1.制备PVDF溶液，将PVDF粉末逐渐加入NMP中，同时搅拌和加热，直到获得均匀的PVDF溶液；
PVDF溶液制备步骤具体包括：
计算实际所加入粉末的溶解度；
准备PVDF粉末，浓度在95%的NMP溶剂，每100mlNMP溶剂加入45g的PVDF粉末；
使用称量仪器称取所需质量的PVDF粉末；
在搅拌器中加入NMP溶剂；
开始搅拌同时进行加热持续60min，搅拌速度保持在550r/s，加热温度保持在65℃；
获得一阶段PVDF搅拌混合物；
S2.在一阶段PVDF搅拌混合物中添加纳米材料改性剂，提高膜性能；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤具体包括：
选择尺寸范围在80nm-100nm的二氧化硅纳米颗粒，采用硅烷偶联剂三氯甲硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行表面修饰，在二氧化硅表面形成共价键，改善二氧化硅表面的亲水性，使其更容易与PVDF相容；
将表面修饰后的所选二氧化硅纳米颗粒加入到溶剂NMP中；
采用超声波方式进行均匀化处理，将二氧化硅纳米颗粒均匀分散在NMP中得二氧化硅纳米颗粒悬浮液；
将分散的二氧化硅纳米颗粒悬浮液缓慢加入到PVDF溶液中，加入同时进行持续搅拌；
浮液加入到PVDF溶液速度保持在250ml/min，防止二氧化硅的过多聚集；
纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤还包括：
继续搅拌和混合PVDF、二氧化硅和NMP的混合物；
在搅拌过程中使PVDF溶液保持透明，观察到二氧化硅纳米颗粒在PVDF溶液中均匀分散，没有大块或团聚的颗粒停止；
如果在停止搅拌后，颗粒在溶液底部明显沉积，继续搅拌，直至不沉淀到底部；
取样并采用透射电子显微镜TEM，验证二氧化硅纳米颗粒的分散情况；
在采样投射TEM图像中，以观测到二氧化硅纳米颗粒均匀分散，没有大块或团聚为止；
S3.将加入改性剂的PVDF搅拌混合物加入旋转涂布机的供料系统中进行涂布膜；
旋转涂布机涂布方式具体为：
采用液体泵将加入改性剂的PVDF搅拌混合物泵入旋转涂布机的供料系统；
采用富士康C7-130涂布机，旋转速度保持在3000r/min，供液速度为375ml/s，涂布头与基板距离设置在35cm；
薄膜涂布完成后，将涂布的薄膜静置在室温下进行干燥20min；
S4.将涂布好的膜使用加热设备加速干燥过程，去除残留的溶剂；
涂布薄膜加速干燥阶段：
取下涂布的薄膜放入加热装置中，温度设置在65℃之间，持续加热1h；
S5.切割膜，将制备好的PVDF超滤膜从模具上取下，并根据需要进行切割和修整。
分别按照实施例1和实施例2制备PVDF超滤膜材料500g，并布置渗透实验装置以及截流实验装置，装置包括流量计、水泵、压力计、水头计、供水管道、阀门和接头，安装实施例1和实施例2中所制备的PVDF超滤膜单元到实验装置中，设置不同的流量和压力参数，模拟不同水头条件，使用水头计和压力计测量所需的水头，并记录水头需求的数据，分别作为实验组1和实验组2，再按照CN114950160A的方法制备PVDF超滤膜材料500g同样安装到实验装置中，设置与实施例1和实施例2相同的参数进行试验模拟，并记录实验数据，作为对照组1；
表1：渗透实验参数
| 水头需求水压/Kpa | 膜通量/（L/m²/h） | 分离性能/过滤物质量g/min | |
| 实验组1 | 275 | 86.5 | 360 |
| 实验组2 | 288 | 88.6 | 353 |
| 对照组1 | 320 | 76.6 | 340 |
表2：截流实验参数
| 清洗周期/(次/h) | 能耗/kWh | |
| 实验组1 | 2 | 240 |
| 实验组2 | 1 | 255 |
| 对照组1 | 3 | 288 |
综合以上内容，在本申请中：
结合表1，表2可以看出，采用本申请所提供的重力式PVDF超滤膜材料的制备方法制备的超滤膜材料无论从渗透效果还是截流效率上，均优于按照CN114950160A的方法制备的PVDF超滤膜材料。
本发明所提供的改性PVDF超滤膜属于膜分离技术领域，具体应用于水处理行业，包括但不限于净水处理、污水处理、废水回用。
本申请所提供的重力式PVDF超滤膜的制备方法旨在优化PVDF超滤膜的性能，提高其在水处理和膜分离领域的应用价值，主要方向包括制备PVDF溶液、添加纳米材料改性剂、均匀涂布、干燥以及最终的膜制备，具体的：
制备均匀的PVDF溶液：通过精确计算和溶解度理论来制备均匀的PVDF溶液，此过程包括NMP溶剂中加入PVDF粉末，同时搅拌和加热，获得所需的PVDF溶液。
添加纳米材料改性剂：使用二氧化硅SiO2纳米颗粒，经过表面修饰以增强其与PVDF的相容性，纳米颗粒用于提高膜的性能。
均匀涂布：再将修饰后的PVDF溶液加入旋转涂布机的供料系统，并涂布到基板上，提高薄膜的均匀性和一致性。
加速干燥：随后将涂布后的薄膜经过加速干燥以去除残留的溶剂，提高薄膜的稳定性和质量。
结合对比数据可以发现，本申请所提供的超滤膜材料主要功能是对水质进行过滤和净化，去除水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质，从而提供安全、可靠的水源，此外，本申请的改性PVDF超滤膜在节能环保方面具有显著优势，具有更低的水头需求（0.5米）、节能环保以及简化清洗过程的优点，有望推动水处理行业的绿色发展。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1.制备PVDF溶液，将PVDF粉末逐渐加入NMP中，同时搅拌和加热，直到获得均匀的PVDF溶液；
步骤2.在一阶段PVDF搅拌混合物中添加纳米材料改性剂；
步骤3.将加入改性剂的PVDF搅拌混合物加入旋转涂布机的供料系统中进行涂布膜；
步骤4.将涂布好的膜使用加热设备加速干燥过程，去除残留的溶剂；
步骤5.切割膜，将制备好的PVDF超滤膜从模具上取下，并根据需要进行切割和修整。
2.根据权利要求1所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述PVDF溶液制备步骤具体包括：
计算实际所加入粉末的溶解度；
准备PVDF粉末，浓度在95%-99%的NMP溶剂，每100mlNMP溶剂加入45g的PVDF粉末；
使用称量仪器称取所需质量的PVDF粉末；
在搅拌器中加入NMP溶剂；
开始搅拌同时进行加热持续45min-60min，搅拌速度保持在450r/s-550r/s，加热温度保持在60℃-80℃；
获得一阶段PVDF搅拌混合物。
3.根据权利要求2所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述PVDF溶解度计算步骤具体为：
基于Flory-Huggins溶解度理论来估算PVDF在NMP中的溶解度，溶液自由能表示为：
，
其中就是自由能变化，R为理想气体常数，T表示溶解温度，/>和/>分别表示PVDF和NMP的实际摩尔浓度，/>表示二元相互作用参数；
再基于根据Flory-Huggins理论，通过反推将溶解度表达公式为：
，其中/>表示实际PVDF溶解度；
使用溶解度数据和密度参数计算所需PVDF粉末的质量：
，其中/>就是实际的PVDF粉末质量，/>表示实际搅拌器中加入的NMP溶剂体积。
4.根据权利要求1所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤具体包括：
选择尺寸范围在80nm-100nm的二氧化硅纳米颗粒，采用硅烷偶联剂三氯甲硅烷对二氧化硅纳米颗粒进行表面修饰，在二氧化硅表面形成共价键；
将表面修饰后的所选二氧化硅纳米颗粒加入到溶剂NMP中；
采用超声波方式进行均匀化处理，将二氧化硅纳米颗粒均匀分散在NMP中得二氧化硅纳米颗粒悬浮液；
将分散的二氧化硅纳米颗粒悬浮液缓慢加入到PVDF溶液中，加入同时进行持续搅拌；
所述浮液加入到PVDF溶液速度保持在200mlmin-250ml/min。
5.根据权利要求4所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述纳米材料改性剂采用二氧化硅SiO2纳米颗粒，添加步骤还包括：
继续搅拌和混合PVDF、二氧化硅和NMP的混合物；
在搅拌过程中使PVDF溶液保持透明，观察到二氧化硅纳米颗粒在PVDF溶液中均匀分散，没有大块或团聚的颗粒停止；
如果在停止搅拌后，颗粒在溶液底部明显沉积，继续搅拌，直至不沉淀到底部；
取样并采用透射电子显微镜TEM，验证二氧化硅纳米颗粒的分散情况；
在采样投射TEM图像中，以观测到二氧化硅纳米颗粒均匀分散，没有大块或团聚为止。
6.根据权利要求1所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述旋转涂布机涂布方式具体为：
采用液体泵将加入改性剂的PVDF搅拌混合物泵入旋转涂布机的供料系统；
采用富士康C7-130涂布机，旋转速度保持在2500r/min-3000r/min，供液速度为375ml/s，涂布头与基板距离设置在20cm-45cm；
薄膜涂布完成后，将涂布的薄膜静置在室温下进行干燥20min-30min。
7.根据权利要求1所述的一种重力式PVDF超滤膜材料的制备方法，其特征在于，所述涂布薄膜加速干燥阶段：
取下涂布的薄膜放入加热装置中，温度设置在50℃-80℃之间，持续加热1h-1.5h。
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